Yurt içinde yapılan çalışmalar

A estimativa de produção de sedimentos em bacias hidrográficas pode ser efetuada mediante emprego de modelos, podendo estes ser classificados quanto: (i) à sua estrutura e, (ii) a sua escala. Quanto à estrutura, classificam-se em empíricos, os quais relacionam concentração e vazão, ou conceituais (semi-conceituais, pois normalmente apresentam algum empirismo em sua formulação) equacionando os processos de transformação e transporte de poluentes na bacia vertente. Relativo à escala, os modelos podem ser classificados em globais (concentrados), onde consideram a bacia vertente como uma unidade homogênea em toda a sua superfície e desconsideram os processos de transformação e transporte, ou distribuídos, quando consideram heterogeneidades do clima, solo, vegetação, relevo e ocupação da bacia vertente (SOUZA et al., 2006).

Santos et al. (2001) depreenderam que os modelos erosivos são de vasta importância por: permitirem localizar, espacialmente, as áreas com processos erosivos mais acentuados, favorecer a tomada de decisões; estimar o transporte de sedimentos quantitativamente no espaço e no tempo, facilitar o planejamento da rede de monitoramento sedimentométrico e, permitir a estimativa de variações na carga de sedimentos devido a alterações no uso do solo.

Conforme De Paiva (2001a), a grande maioria dos modelos globais para a estimativa de produção de sedimentos em pequenas bacias tem origem na Equação Universal da Perda de Solo (Universal Soil Loss Equation - USLE). De acordo com Wischmeier e Smith (1978), a USLE é um modelo destinado a calcular a perda de solo proveniente da erosão laminar e por sulcos, não prevendo deposição nem computando produção de sedimento por ravina e erosão das margens e fundo de canal.

A USLE é constituída por fatores naturais (e.g. erosividade das chuvas, erodibilidade dos solos, geometria da encosta afetada) que não podem ser modificados facilmente, e por fatores influenciados diretamente pelo homem (e.g. uso, manejo e práticas conservacionistas). Esta equação foi testada inicialmente para parcelas experimentais de 22 m com declividade de 9%. Embora seja uma equação empírica tem grande aceitação e emprego por ter sido obtida a partir de 10.000 medições para as mais diversas condições de chuva e solos. A USLE é expressa conforme a equação (4).

P C S L K R⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ε (4)

Na equação 4, ε = perda de solo por unidade de área e tempo, em ton.ha-1.ano-1; R = fator de erosividade da chuva (MJ.mm.ha-1.h-1); K = fator de erodibilidade do solo, que representa a capacidade do solo de sofrer erosão por uma determinada chuva (ton.h.MJ-1.mm-1); L = fator topográfico que expressa o comprimento do declive (-); S = fator topográfico que expressa a declividade do terreno ou grau do declive (-); C = fator que expressa uso e manejo do solo e cultura (-); P = fator que expressa a prática conservacionista do solo (-). Haan, Barfield e Hayes (1994) apresentam maiores detalhes para a obtenção dos parâmetros dessa equação.

Em detrimento às suas limitações a USLE sofreu algumas modificações dando origem a Equação Universal Modificada da Perda de Solo (MUSLE). Nesse modelo o índice de erosividade da chuva é substituído por informações do hidrograma produzido por uma chuva isolada, originando como resultado o aporte de sedimentos no exutório da bacia por

eventos pluviométricos. Com isso, é possível estimar a carga de sedimentos diretamente (CHAVES, 1996 apud SANTOS et al., 2001).

Somando-se a USLE, há ainda diversos modelos para a predição da erosão hídrica, destacando-se: Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE); Water Erosion Prediction Project (WEPP); Areal Non-point Source Watershed Environment Response Simulation (ANSWERS); Kentucky Erosion Model (KYERMO); e European Soil Erosion Model (EUROSEM) (SIAKEU; OGUCHI, 2000).

Consoante aos modelos empíricos, estes são assim designados por não terem uma fundamentação física dos processos, mas em formulações calcadas, principalmente, na regressão de algumas variáveis medidas (e.g. concentração de sólidos suspensos, turbidez, vazão) conduzindo à estimativa da variável desejada (descarga sólida). Trata-se, normalmente, de modelos de aplicação simples, mas com características peculiares por ter um horizonte de aplicação vinculado às características das variáveis utilizadas no ajuste dos modelos (SOUZA et al., 2006).

No sentido de se obter uma melhor acurácia em relação aos valores encontrados para a produção de sedimentos em grandes áreas a partir da USLE/RUSLE, pesquisadores utilizam uma razão de aporte de sedimento (Sediment Delivery Ratio – SDR) comumente usada nos estudos de erosão e de transporte de sedimento para descrever a extensão na qual o solo erodido (sedimento) é depositado dentro da bacia. A SDR é definida como a razão entre a produção de sedimento medida e a erosão bruta da bacia nesta área. A razão de aporte de sedimento é influenciada pela textura do material erodido, pelas condições do uso da terra, pelo clima, pelo fluxo local do ambiente, e em geral pela posição fisiográfica. Geralmente, com o aumento no tamanho da área de drenagem, a SDR decresce (BROOKS et al., 1991; HAAN; BARFIELD; HAYES, 1994).

Morris e Fan (1997) apresentam a relação entre a produção de sedimento e a área de drenagem obtida a partir de medições em reservatórios na região oeste dos Estados Unidos (Figura 3).

10000 1000 100 10 1 10 100 1000 10000 100000 A=Área de drenagem (km ) Q = P ro du çã o de s ed im en to s (m / km . an o) Q =1098A-0.24 2 2 3

Figura 3 - Relação entre produção de sedimentos e área de drenagem

Fonte: Morris; Fan (1997)

Aplicando o modelo WATEM/SEDEM em conjunto com dados de SRTM, Verstraeten (2006) estimou a produção de sedimento para a bacia do rio Scheldt (norte da França) com cerca de 19.000 km². O modelo gerou um suprimento total de sedimento da encosta para o canal do rio de cerca de 1,9 x 106 t.ano-1, indicando uma grande variabilidade espacial na entrega de sedimento erodido e com a maior fonte de sedimento situada nas partes altas da bacia. Também mostrou que a produção de sedimento diminui em uma área específica com o aumento da área de contribuição.

Em experimentos conduzidos por De Vente et al. (2008), a erosão do solo e a produção de sedimentos em escala regional (na Espanha) foram analisados e comparados a partir dos modelos WATEM/SEDEM (fundamentado na RUSLE), o PESERA e o SPADS aplicados a 61 reservatórios. Os autores concluíram que a estimativa da produção de sedimento em escala regional requer uma avaliação de todo o processo de erosão e transporte de sedimento e que o uso de modelos simplificados, que requerem uma quantidade limitada de dados, parece ser preferível e fornecer bons resultados.

Por sua vez, Mamede et al. (2008) em simulação realizada na bacia do Benguê, no nordeste brasileiro, depreendeu que o modelo WASA-SED mostrou ser adequado na reprodução de processos hidrossedimentológicos de regiões semiáridas.